一起大型变压器调补变胶囊破裂分析与处理

徐木桂， 章海斌， 马 凯

(1.国网安徽省电力有限公司， 安徽 合肥 230022；2.国网安徽省电力有限公司检修分公司， 安徽 合肥 230009)

0 引言

胶囊式储油柜内装有一个耐油的橡胶气囊，气囊内部通过吸湿器与大气连通，囊外为储油柜内部变压器油，其结构如图1所示。胶囊式储油柜是大型油浸式变压器必备的保护性组件，其作用首先是补偿变压器油因温度变化而产生的体积膨胀或收缩，其次是将变压器油与空气和水分隔离，防止变压器油吸湿和氧化。目前胶囊式储油柜在500kV及以上变压器中获得广泛应用，但是胶囊一旦发生破裂将严重威胁变压器的安全可靠运行[1～5]。因此对于运行和检修状态下的变压器而言，通过各种辅助手段间接判断胶囊的状态具有重要意义，必要时可打开储油柜直接观察胶囊的状况[6～8]。本文介绍了一起大型变压器调补变油位异常的缺陷及现场排查情况，在此基础上进行分析初步判断为胶囊破裂，随后开展停电检修确认胶囊破裂，最后提出了胶囊缺陷的预防措施和运维建议。

图1 胶囊式储油柜结构

1-放气塞 2-吊环 3-油枕-胶囊联通阀 4-呼吸器接口 5-集污盒 6-注放油口 7-主连管 8-浮球 9-摆杆 10-油位计

1 缺陷及现场排查情况

1.1 缺陷情况

某变电站2号主变为单相、油浸式、中性点无励磁调压自耦变压器，由主体变和调压补偿变两部分组成。2018年7月，运维人员发现2号主变调补变A相现场油位指示几乎不随温度变化(油温变化25℃-45℃)，而B、C相油位随温度变化而变化。在油温40℃左右时，2号主变调补变A相油位指示4.7，远小于B、C相，如图2所示。

图2 2号主变调补变三相油位对比

1.2 现场排查情况

2018年7月20日22时，运维人员对2号主变调补变三相进行红外测温，测温结果如图3所示。通过测温可以看出调补变A相油枕内油位与B、C相明显不同，A相近乎直线，B、C相类似于胶囊底部曲线。

图3 2号主变调补变三相红外油枕油位

2018年7月26日，检修专业人员对该设备油位进行进一步检查。实际油位核查具体如下：

(1)敲击油枕外壳，震动油枕内浮子，A相油位指示未变化，排除浮子粘滞的可能性。调节传感器，油位指示指针发生变化，排除传感器损坏的可能性，如图4所示。

(2)现场使用如图5所示的“连通器法”核实2号主变调补变A相实际油位，并测量B相油位进行对比。首先，拆除A、B相调补变呼吸器，保证测量为真实的油位；然后，连接测量管道，核查实际油位并做好标记；最后，测量油位高度。测量的实际油位如表1所示。可以看出油温大致相同，2号主变调补变A相实际油位比B相高，而现场油位计指示A相远低于B相。

图4 传感器及浮子检查

图5 现场测油位示意图

设备调补变A相调补变B相油温46℃44℃油位计示数4.77.2油面实际高度(从油枕底部开始测量)1100mm820mm

通过现场观察及与运维人员沟通，2号主变调补变A相油杯看不到呼吸现象。运维人员更换A相呼吸器后，A相油杯仍看不到呼吸的现象。

2 原因分析

综合以上检测、检查可以看出：(1)2号主变调补变A相油位不随油温变化；(2)2号主变A相调补变实际油位高，油位计指示比实际油位低；(3)红外图谱显示2号主变调补变A相油枕内油位近似于直线，B、C相可明显看出胶囊外轮廓线。(4)2号主变调补变A相呼吸器无呼吸现象。

根据以上检查结果初步判断缺陷原因为：2号主变调补变A相油枕内胶囊可能破损，变压器油进入胶囊内，导致A相红外测温为直线，胶囊失去呼吸调节油位的作用，浮子与胶囊底部不随温度上下浮动。如图6所示。

图6 缺陷原因初步分析示意图

确认胶囊破裂后，迅速组织开展了变压器油的色谱、含气量和微水分析，综合分析判断，数据没有明显异常，短期内对设备安全运行不会造成明显影响。随后缩短油化检测周期，由专业人员每周开展1次油化分析，及时跟踪判断变压器油变化趋势，结合年度停电检修处理。

3 停电检查处理

2019年3月11日至3月24日，结合主变停役检修，检修专业人员对调补变A相油枕胶囊进行检查处理。打开油枕顶部连通阀闷板，观察胶囊内部发现内部渗油，确认油枕胶囊已破损，如图7所示。

油枕排油后进一步检查2号主变调补变A相胶囊破损情况较为严重，破损位置为油枕胶囊下部贴近油位计浮球拉杆拐臂处，如图8所示。检修人员随即对破损的胶囊进行更换。

图7 2号主变调补变A相胶囊内部发现渗油

图8 2号主变调补变A相胶囊破裂情况

分析胶囊破损原因如下：

(1)胶囊随本体调补变油呼吸时多次上下运动或油位计浮球上下浮动，带动拐臂尖端棱角碰触胶囊本体，导致胶囊划破。

(2)胶囊的制造材料和工艺问题。即胶囊的制造材料和工艺达不到要求，耐油性和耐高温性能较差，在变压器油的浸泡和应力作用下，发生老化和内部龟裂，最后发展为破损缺陷。

4 总结

本次及时发现并科学处置大型变压器调补变胶囊破裂，成功避免了主变的非计划停运。为杜绝大型变压器胶囊破裂，便于运维人员准确判断运行变压器胶囊状态，可以采取以下措施：

(1) 在设计联络会阶段，选用质量可靠、运行履历良好的品牌胶囊。

(2) 在变压器制造组装阶段，油位计安装好后，用手拨动浮球使其上下摆动，判断其是否有尖锐部分碰触胶囊表面。如果存在上述情况，需改进油位计。

(3) 变压器投运后运维人员日常巡视时要加强对油温、油位、呼气情况数据的比对分析，切实做到“日对比、周分析、月总结”，以便及时发现设备的异常状况。检修人员对设备的异常现象要及时响应，开展相关检查检测，保障设备安全可靠运行。

(4) 定期开展变压器储油柜红外测温是判断胶囊状态的有效手段，红外图谱可以较准确反映胶囊状态曲线，发生破裂缺陷时近乎直线。

(5) 发生胶囊破裂缺陷后，应结合油色谱数据，经连续跟踪比对，综合分析判断变压器状态，科学制定应对策略，尽量避免非计划停运。